Duración y Selección de Herramientas de Corte: Factores Clave y Ensayos

Medida de la Duración de la Herramienta

La vida de la herramienta es la duración de la herramienta en condiciones de trabajo efectivo. Puede medirse en tiempo de mecanizado, número de piezas producidas o por velocidad de corte.

1. Ecuaciones de Vida de Herramienta

Tratan de establecer una relación entre la duración y las principales variables del proceso (velocidad de corte, avance y profundidad). Los parámetros principales son: características del material a mecanizar (dureza, resistencia, tratamientos sufridos, condiciones superficiales), geometría de la herramienta, criterio de inutilidad utilizado y el empleo de fluidos de corte.

Un ejemplo es la ecuación de Taylor, que relaciona la duración de la herramienta con la velocidad de corte:

V Tⁿ = C, con n dependiendo del material de la herramienta. A menor 1/n, mayor duración.

C depende del material de la pieza, del tipo de herramienta, de las condiciones de mecanizado y del empleo o no de fluidos de corte. La ecuación no se ajusta bien a condiciones de corte con velocidades de corte extremas o duraciones de herramienta muy largas (v bajas), o volúmenes de arranque muy grandes, o mecanizado de materiales de alta resistencia o torneado de acabado (con velocidades elevadas y secciones pequeñas). Al final se definen parámetros distintos para cada operación.

También puede emplearse una función del ancho de corte h: T = C /h^1/n2, n2 depende del material de la herramienta y las condiciones de corte. A mayor h1, menor n.

Ecuación de Taylor generalizada:

T = k / (V^1/n1 a^1/n2 p^1/n3), con 1/n1 > 1/n2 > 1/n3.

Ensayos de Duración de la Herramienta

Los métodos para determinar la duración de una herramienta pueden clasificarse en ensayos de vida de herramienta y ensayos de maquinabilidad.

1. Ensayos de Vida de Herramienta

Se basan en la medida del desgaste de la franja o de cráter a intervalos de tiempo regulares. El criterio de inutilidad wo se define en función de los resultados particulares obtenidos o siguiendo la recomendación de una norma. Se realizan pruebas en las mismas condiciones de ensayo variando los valores de la velocidad de corte, obteniendo varias curvas.

En ocasiones es más sencillo realizar un ensayo para cada condición de corte y extrapolar con una ley lineal. Se detiene el ensayo cuando se observa linealidad. Normalmente se realiza sólo para la velocidad de corte.

2. Ensayos de Maquinabilidad

Son ensayos específicos cuya finalidad es comparar el comportamiento de un conjunto de herramientas con un material de la pieza determinado de referencia y comparar el comportamiento de materiales para piezas con una herramienta de referencias.

Hay varios tipos: Funcionales, de larga duración y de corta duración, dentro del cual está el de taladrado, torneado y de determinación de la velocidad alcanzable cuando se alcanza un determinado desgaste de la herramienta en una longitud determinada.

Índice de maquinabilidad: relacionado con el número de piezas mecanizadas correctamente en 6 horas. Se define como I = N*100 / N0. Se vigilan las condiciones de la pieza. N0 es el material de referencia.

Selección de Materiales para Herramientas

En la selección de una herramienta para realizar un determinado proceso hay que elegir su geometría y el material del que está construido el filo.

Geometría del filo: Hay que determinar los ángulos de filo para generar un flujo de viruta correcto y proporcionar una robustez de filo adecuada. También la forma general de la herramienta, con el fin de generar la geometría adecuada en las condiciones especificadas (coste, tolerancias, acabados superficiales, flujo de viruta, etc.).

Material del filo: Relacionado con el material de la pieza a mecanizar (dureza, tratamiento, estructura, composición, etc.) y con las condiciones generales del proceso (vibraciones, condiciones de corte variables, etc.).

Objetivo de las herramientas: Eliminar el exceso de material en forma de viruta, arrollar las virutas para una evacuación correcta, disipar el calor generado en el proceso, y un coste adecuado a las prestaciones de la herramienta.

Características de los materiales para herramientas: Según las características de los materiales empleados para el filo, las herramientas se construyen con filos postizos (plaquitas) o toda ella del mismo material (herramientas enteras).

Dureza: Relacionada con la deformación y el desgaste de la herramienta. La dureza de la herramienta ha de ser mayor que la del material a mecanizar. La dureza en frío corresponde a rangos de temperatura por debajo del ablandamiento del material. La dureza en caliente influye más en velocidades elevadas (la cerámica es buena en caliente).